arvelig variasjon. Arvelig variasjon: egenskaper og betydning

4. ROLLEN TIL ARVELIG VARIABILITET I UTVIKLINGEN AV ARTER OG DETS FORMER

I Darwins evolusjonsteori er forutsetningen for evolusjon arvelig variasjon, og drivkreftene i evolusjonen er kampen for eksistens og naturlig utvalg. Når han lager evolusjonsteorien, viser Ch. Darwin gjentatte ganger til resultatene av avlspraksis. Han viste at mangfoldet av varianter og raser er basert på variasjon. Variabilitet er prosessen med fremveksten av forskjeller i etterkommere sammenlignet med forfedre, som bestemmer mangfoldet av individer innenfor en variasjon eller rase. Darwin mente at årsakene til variasjonen er påvirkningen på organismer av faktorer eksternt miljø(direkte og indirekte), så vel som naturen til organismene selv (siden hver av dem reagerer spesifikt på påvirkningen fra det ytre miljøet). Variabilitet tjener som grunnlaget for dannelsen av nye trekk i strukturen og funksjonene til organismer, og arvelighet forsterker disse trekkene.Darwin, som analyserte variabilitetsformene, pekte ut tre blant dem: bestemt, ubestemt og korrelativ.

En viss, eller gruppe, variabilitet er en variasjon som oppstår under påvirkning av en eller annen miljøfaktor som virker likt på alle individer av en variasjon eller rase og endres i en bestemt retning. Eksempler på slik variasjon er økning i kroppsvekt hos dyreindivider med god fôring, endring i hårfestet under påvirkning av klima osv. En viss variasjon er massiv, dekker hele generasjonen og kommer til uttrykk hos hvert individ på lignende måte. Det er ikke arvelig, det vil si i etterkommere av den modifiserte gruppen, under andre forhold, arves ikke egenskapene som er ervervet av foreldrene.

Ubestemt, eller individuell, variabilitet manifesterer seg spesifikt hos hvert individ, dvs. unik, individuell i naturen. Det er assosiert med forskjeller i individer av samme sort eller rase under lignende forhold. Denne formen for variasjon er ubestemt, det vil si at en egenskap under de samme forholdene kan endre seg i forskjellige retninger. For eksempel, i en rekke planter, vises prøver med forskjellige farger på blomster, forskjellig fargeintensitet på kronbladene, etc. Årsaken til dette fenomenet var ukjent for Darwin. Usikker variasjon har arvelig natur, dvs. stabilt overført til avkom. Dette er dens betydning for evolusjonen.

Med korrelativ, eller korrelativ, variasjon, forårsaker en endring i et organ endringer i andre organer. For eksempel har hunder med dårlig utviklet pels vanligvis underutviklede tenner, duer med fjærbein har bånd mellom fingrene, duer med langt nebb vanligvis lange bein, hvite katter med blå øyne vanligvis døv osv. Fra faktorene for korrelativ variabilitet trekker Darwin en viktig konklusjon: en person som velger et hvilket som helst trekk ved strukturen, vil nesten "sannsynligvis utilsiktet endre andre deler av kroppen på grunnlag av de mystiske korrelasjonslovene."

Etter å ha bestemt formene for variabilitet, kom Darwin til den konklusjon at bare arvelige endringer er viktige for den evolusjonære prosessen, siden bare de kan akkumuleres fra generasjon til generasjon. Ifølge Darwin, de viktigste faktorene for evolusjon kulturelle former- dette er arvelig variasjon og seleksjon produsert av mennesket (Darwin kalte slik seleksjon kunstig). Variabilitet er en nødvendig forutsetning for kunstig seleksjon, men den bestemmer ikke dannelsen av nye raser og varianter.

KONKLUSJON

Dermed bygget Darwin for første gang i biologiens historie evolusjonsteorien. Dette var av stor metodologisk betydning og gjorde det mulig ikke bare å underbygge ideen om organisk evolusjon klart og overbevisende for samtidige, men også å teste gyldigheten av selve evolusjonsteorien. Dette var den avgjørende fasen av en av de største konseptuelle revolusjonene innen naturvitenskap. Det viktigste i denne revolusjonen var erstatningen av den teologiske ideen om evolusjon som et konsept for den opprinnelige hensiktsmessigheten med en modell naturlig utvalg. Til tross for hard kritikk vant Darwins teori raskt anerkjennelse på grunn av at konseptet historisk utvikling levende natur bedre enn ideen om arters uforanderlighet, forklarte de observerte fakta. For å underbygge sin teori, trakk Darwin, i motsetning til sine forgjengere, på en enorm mengde fakta tilgjengelig for ham fra forskjellige felt. Prominensen av biotiske relasjoner og deres populasjonsevolusjonære tolkning var den viktigste nyvinningen av Darwins evolusjonsbegrep og gir rett til å konkludere med at Darwin skapte sitt eget konsept om kampen for tilværelsen, fundamentalt forskjellig fra ideene til hans forgjengere Darwins doktrine om utvikling organisk verden var den første utviklingsteorien skapt av "naturhistorisk materialisme i naturvitenskapens dyp, den første anvendelsen av utviklingsprinsippet til et uavhengig felt av naturvitenskap." Dette er den generelle vitenskapelige betydningen av darwinismen.

Darwins fortjeneste og at han åpnet drivkrefter organisk evolusjon. Videre utvikling biologien utdypet og kompletterte ideene hans, som fungerte som grunnlaget for moderne darwinisme. I alle biologiske disipliner er den ledende plassen nå okkupert av den historiske forskningsmetoden, som gjør det mulig å studere konkrete måter utvikling av organismer og trenge dypt inn i essensen av biologiske fenomener. Evolusjonsteorien til Charles Darwin har funnet bred anvendelse i moderne syntetisk teori, der den eneste ledende faktoren i evolusjon er naturlig utvalg, materialet som er mutasjon. Historisk analyse Darwins teori gir uunngåelig opphav til nye metodiske vitenskapelige problemer, som kan bli gjenstand for en spesiell studie. Å løse disse problemene innebærer å utvide kunnskapsfeltet, og følgelig, vitenskapelige fremskritt på mange områder: både i biologi, medisin og i psykologi, som Charles Darwins evolusjonsteori hadde ikke mindre innflytelse på enn på naturvitenskapene.

Liste over brukt litteratur

1. Alekseev V.A. Grunnleggende om darwinisme (historisk og teoretisk innføring). - M., 1964.

2. Velisov E.A. Charles Darwin. Liv, aktivitet og gjerninger til grunnleggeren av den evolusjonære doktrinen. - M., 1959.

3. Danilova V.S., Kozhevnikov N.N. Grunnleggende naturvitenskapelige begreper. – M.: Aspect Press, 2000. – 256 s.

4. Dvoryansky F.A. Darwinisme. - M.: MGU, 1964. - 234 s.

5. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Håndbok for søkere til universiteter. – M.: Rolf, Iris-press, 1998. – 496 s.

6. Mamontov S.G. Biologi: en veiledning for søkere til universiteter. -M.: Videregående skole, 1992. - 245 s.

7. Ruzavin G.I. Konsepter om moderne naturvitenskap: et kurs med forelesninger. - M.: Prosjekt, 2002. - 336 s.

8. Sadokhin A.P. Konsepter om moderne naturvitenskap. - M., 2005.

9. Slopov E.F. Konsepter om moderne naturvitenskap. – M.: Vlados, 1999. – 232 s.

10. Smygina S.I. Konsepter om moderne naturvitenskap. - Rostov n/D., 1997.

Noen partikler gikk fra foreldre til avkom. Nå kaller vi disse partiklene gener. Ideen om korpuskulær arv er av stor betydning for å forstå hvordan naturlig utvalg fungerer i populasjoner. Evolusjon kan betraktes som endringer i enhver egenskap til en gitt befolkning over tid. I en viss generell filosofisk forstand er dette essensen av evolusjonen. ...

De ville strebe etter å bli bevart under skiftende forhold, og naturlig utvalg ville ha fullt spillerom for å forbedre handlingen. 1. NATURLIG UTVALG SOM EN EVENTUELL EVOLUTIONÆR FAKTOR Jeg kalte bevaring av gunstige individuelle forskjeller og endringer og ødeleggelse av skadelige naturlig utvalg eller overlevelse av de sterkeste Ch. Darwin I moderne forstand ...

Bevaring og akkumulering av små arvelige endringer, som hver er fordelaktig for skapningen som blir reddet. Omstendigheter som favoriserer dannelsen av nye former ved naturlig utvalg. Mye variasjon, selvfølgelig, og individuelle forskjeller vil åpenbart være en gunstig omstendighet. Et stort antall individer, øker sjansene for å dukke opp i...

Og derfor spiller de en viktigere rolle i evolusjonen. Av grunnleggende betydning er det faktum at disse mutasjonene er tilfeldige, med andre ord, de er ikke rettet. 3. Det sentrale dogmet og Weismann-prinsippet er akseptert. 4. Evolusjon utføres ved å endre frekvensene til gener. 5. Disse endringene kan oppstå som et resultat av mutasjoner, inntreden av gener i befolkningen og deres utstrømning fra den, tilfeldig drift og ...

variasjon kalles felleseiendommen til alle levende organismer til å tilegne seg forskjeller mellom individer av samme art.

Ch. Darwin trakk frem følgende hovedtyper av variasjon: bestemt (gruppe, ikke-arvelig, modifikasjon), ubestemt (individuell, arvelig, mutasjon) og kombinert. Arvelig variasjon inkluderer slike endringer i egenskapene til levende vesener som er assosiert med endringer i (dvs. mutasjoner) og overføres fra generasjon til generasjon. Overføringen av materiale fra foreldre til avkom må være svært nøyaktig, ellers kan ikke arten bevares. Men noen ganger kvantitativ eller kvalitative endringer i DNA, og datterceller blir forvrengt sammenlignet med foreldregener. Slike feil i arvematerialet overføres neste generasjon og kalles mutasjoner. En organisme som har fått nye egenskaper som følge av mutasjoner kalles en mutant. Noen ganger er disse endringene klart synlige fenotypisk, for eksempel fraværet av pigmenter i huden og håret - albinisme. Men oftest er mutasjoner recessive og vises i fenotypen bare når de er tilstede i homozygot tilstand. Eksistensen av arvelige endringer var kjent. Alt dette følger av læren om arvelige endringer. Arvelig variasjon er en nødvendig forutsetning for naturlig og. Men på Darwins tid var det fortsatt ingen eksperimentelle data om arv, og arvelovene var ikke kjent. Dette gjorde det umulig å skille strengt mellom ulike former for variabilitet.

mutasjonsteori ble utviklet på begynnelsen av det tjuende århundre av den nederlandske cytologen Hugo de Vries. har en rekke egenskaper:

Mutasjoner oppstår plutselig, og enhver del av genotypen kan mutere.
Mutasjoner er oftere recessive og sjeldnere dominerende.
Mutasjoner kan være skadelige, nøytrale eller gunstige for organismen.
Mutasjoner går i arv fra generasjon til generasjon.
Mutasjoner kan skje under påvirkning av både ytre og indre påvirkninger.

Mutasjoner er delt inn i flere typer:

Punkt (gen) mutasjoner er endringer i individuelle gener. Dette kan skje når ett eller flere nukleotidpar i et DNA-molekyl erstattes, droppes eller settes inn.
Kromosomale mutasjoner er endringer i deler av et kromosom eller hele kromosomer. Slike mutasjoner kan oppstå som et resultat av delesjon - tap av en del av kromosomet, duplisering - dobling av hvilken som helst del av kromosomet, inversjon - snu en del av kromosomet innen 1800, translokasjon - rive av en del av kromosomet og flytte det til en ny stilling, for eksempel sammenføyning med et annet kromosom.
mutasjoner består i å endre antall kromosomer i det haploide settet. Dette kan oppstå på grunn av tap av et kromosom fra genotypen, eller omvendt, en økning i antall kopier av et hvilket som helst kromosom i det haploide settet fra en til to eller flere. spesielt tilfelle genomiske mutasjoner - polyploidi - en økning i antall kromosomer med en faktor. Konseptet med mutasjoner ble introdusert i vitenskapen av den nederlandske botanikeren de Vries. I en osp (primrose) plante, observerte han utseendet til skarpe, krampaktige avvik fra typisk form, og disse avvikene var arvelige. Ytterligere studier på forskjellige objekter - planter, dyr, mikroorganismer viste at fenomenet mutasjonsvariabilitet er karakteristisk for alle organismer.
Kromosomer er det materielle grunnlaget for genotypen. Mutasjoner er endringer som skjer i kromosomer under påvirkning av ytre faktorer eller. Mutasjonsvariabilitet er nylig forekommende endringer i genotypen, mens kombinasjoner er nye kombinasjoner av foreldregener i zygoten. Mutasjoner påvirker ulike aspekter av kroppens struktur og funksjoner. For eksempel, i Drosophila, mutasjonsendringer i formen på vingene (opp til de forsvinner fullstendig), kroppsfarge, utvikling av bust på kroppen, formen på øynene, fargen deres (rød, gul, hvit, kirsebær), som så vel som mange fysiologiske tegn (levetid, fruktbarhet) er kjent. ).

De finner sted i forskjellige retninger og er i seg selv ikke adaptive, gunstige endringer for kroppen.

Mange nye mutasjoner er ugunstige for organismen og kan til og med forårsake dens død. De fleste av disse mutasjonene er recessive.

De fleste mutanter har redusert levedyktighet og lukes ut av naturlig utvalg. Evolusjon eller nye raser og varianter krever de sjeldne individene som har gunstige eller nøytrale mutasjoner. betydningen av mutasjoner ligger i at de skaper arvelige endringer som er materialet for naturlig utvalg i naturen. Mutasjoner er også nødvendige for individer med nye egenskaper som er verdifulle for mennesker. Kunstige mutagene faktorer er mye brukt for å oppnå nye dyreraser, plantevarianter og stammer av mikroorganismer.

Kombinasjonsvariabilitet gjelder også arvelige former variasjon. Det skyldes omorganiseringen av gener under fusjonen av kjønnsceller og dannelsen av en zygote, dvs. under den seksuelle prosessen.

Variasjon i biologi er forekomsten av individuelle forskjeller mellom individer av samme art. På grunn av variasjon blir bestanden heterogen, og arten har bedre mulighet til å tilpasse seg endrede miljøforhold.

I en vitenskap som biologi går arv og variasjon hånd i hånd. Det er to typer variasjon:

• Ikke-arvelig (modifikasjon, fenotypisk).
• Arvelig (mutasjonsmessig, genotypisk).

Ikke-arvelig variasjon

Modifikasjonsvariabilitet i biologi er evnen til en enkelt levende organisme (fenotype) til å tilpasse seg miljøfaktorer innenfor sin genotype. På grunn av denne egenskapen tilpasser individer seg til endringer i klima og andre eksistensforhold. ligger til grunn for tilpasningsprosessene som skjer i enhver organisme. Så, hos utavlede dyr, med forbedring av forholdene for internering, øker produktiviteten: melkeutbytte, eggproduksjon og så videre. Og dyrene som bringes til fjellområdene blir underdimensjonerte og med en velutviklet underull. Endringer i miljøfaktorer og årsak til variasjon. Eksempler på denne prosessen kan enkelt finnes i Hverdagen: menneskelig hud blir mørk under påvirkning av ultrafiolette stråler, som følge av fysisk anstrengelse utvikles muskler, planter som dyrkes på skyggefulle steder og i lys har forskjellige bladformer, og harer endrer pelsfarge om vinteren og sommeren.

Til ikke-arvelig variasjon er preget av følgende egenskaper:

• gruppekarakter av endringer;
• ikke arvet av avkom;
• endring i egenskap innenfor genotypen;
• forholdet mellom graden av endring og intensiteten av virkningen av en ekstern faktor.

arvelig variasjon

I biologi er arvelig eller genotypisk variasjon prosessen der genomet til en organisme endres. Takket være henne får individet egenskaper som tidligere var uvanlige for arten hennes. I følge Darwin er genotypisk variasjon hovedmotoren i evolusjonen. Det finnes følgende typer arvelig variasjon:

• mutasjon;
• kombinasjon.

Oppstår som et resultat av utveksling av gener under seksuell reproduksjon. Samtidig kombineres egenskapene til foreldrene på forskjellige måter i en rekke generasjoner, noe som øker mangfoldet av organismer i befolkningen. Kombinativ variasjon følger reglene for mendelsk arv.

Et eksempel på slik variasjon er innavl og utavl (nært beslektet og urelatert kryssing). Når egenskapene til en individuell produsent ønsker å festes i dyrerasen, brukes innavl. Dermed blir avkommet mer ensartet og forsterker kvalitetene til grunnleggeren av linjen. Innavl fører til manifestasjon av recessive gener og kan føre til degenerasjon av linjen. For å øke levedyktigheten til avkommet brukes utavl - urelatert kryssing. Samtidig øker heterozygositeten til avkommet og mangfoldet i befolkningen øker, og som et resultat øker motstanden til individer mot de negative effektene av miljøfaktorer.

Mutasjoner er på sin side delt inn i:

• genomisk;
• kromosomalt;
• genetiske;
• cytoplasmatisk.

Endringer som påvirker kjønnsceller er arvet. Mutasjoner i kan overføres til avkom dersom individet formerer seg vegetativt (planter, sopp). Mutasjoner kan være gunstige, nøytrale eller skadelige.

Genomiske mutasjoner

Variasjon i biologi gjennom genomiske mutasjoner kan være av to typer:

• Polyploidi - en mutasjon som ofte finnes i planter. Det er forårsaket av en multippel økning i det totale antallet kromosomer i kjernen, dannes i prosessen med brudd på deres divergens til cellens poler under deling. Polyploide hybrider er mye brukt i jordbruk- i planteproduksjon er det mer enn 500 polyploider (løk, bokhvete, sukkerroer, reddik, mynte, druer og andre).
• Aneuploidi er en økning eller reduksjon i antall kromosomer i individuelle par. Denne typen mutasjon er preget av lav levedyktighet hos individet. En utbredt mutasjon hos mennesker - en i det 21. paret - forårsaker Downs syndrom.

Kromosomale mutasjoner

Variabilitet i biologi vises forresten når strukturen til selve kromosomene endres: tap av den terminale seksjonen, repetisjon av et sett med gener, rotasjon av et enkelt fragment, overføring av et kromosomsegment til et annet sted eller til et annet kromosom. Slike mutasjoner oppstår ofte under påvirkning av stråling og kjemisk forurensning av miljøet.

Genmutasjoner

En betydelig del av disse mutasjonene vises ikke eksternt, da det er en recessiv egenskap. Genmutasjoner er forårsaket av en endring i sekvensen av nukleotider - individuelle gener - og fører til fremkomsten av proteinmolekyler med nye egenskaper.

Genmutasjoner hos mennesker forårsaker manifestasjonen av noen arvelige sykdommer - sigdcelleanemi, hemofili.

Cytoplasmatiske mutasjoner

Cytoplasmatiske mutasjoner er assosiert med endringer i strukturene til cellecytoplasmaet som inneholder DNA-molekyler. Dette er mitokondrier og plastider. Slike mutasjoner overføres gjennom morslinjen, siden zygoten mottar all cytoplasma fra mors egg. Et eksempel på en cytoplasmatisk mutasjon som har forårsaket variasjon i biologien er plantefjærhet, som er forårsaket av endringer i kloroplaster.

Alle mutasjoner har følgende egenskaper:

• De dukker plutselig opp.
• Gått i arv.
• De har ingen retning. Mutasjoner kan utsettes for både et ubetydelig område og et livstegn.
• Forekommer hos individer, det vil si individuelle.
• I sin manifestasjon kan mutasjoner være recessive eller dominerende.
• Den samme mutasjonen kan gjentas.

Hver mutasjon er forårsaket av spesifikke årsaker. I de fleste tilfeller kan det ikke bestemmes nøyaktig. Under eksperimentelle forhold, for å oppnå mutasjoner, brukes en rettet faktor av det ytre miljøet - strålingseksponering og lignende.

Arvelighet og variasjon er blant de avgjørende faktorene i utviklingen av den organiske verden.

Arvelighet- dette er egenskapen til levende organismer for å bevare og overføre funksjonene til deres struktur og utvikling til avkom. På grunn av arv fra generasjon til generasjon, er egenskapene til en art, variasjon, rase, stamme bevart. Kommunikasjon mellom generasjoner utføres under reproduksjon gjennom haploide eller diploide celler (se avsnittene "Botanikk" og "Zoologi").

Av celleorganellene tilhører den ledende rollen i arvelighet kromosomer som er i stand til selvduplisering og dannelse ved hjelp av gener fra hele komplekset av egenskaper som er karakteristiske for arten (se kapittelet "Celle"). Cellene til hver organisme inneholder titusenvis av gener. Helheten deres, karakteristisk for et individ av en art, kalles genotypen.

Variabilitet er det motsatte av arv, men er uløselig knyttet til det. Det kommer til uttrykk i organismenes evne til å endre seg. På grunn av individuelle individers variasjon er populasjonen heterogen. Darwin skilte to hovedtyper av variabilitet.

Ikke-arvelig variasjon(se om modifikasjoner i kapittelet "Fundamentals of Genetics and Selection") oppstår i prosessen med individuell utvikling av organismer under påvirkning av spesifikke miljøforhold som forårsaker lignende endringer i alle individer av samme art, derfor kalte Darwin denne variabiliteten definitivt. Graden av slike endringer hos enkeltindivider kan imidlertid være forskjellig. For eksempel gressfrosker lave temperaturer forårsake en mørk farge, men dens intensitet er forskjellig hos forskjellige individer. Darwin anså modifikasjoner som ikke-essensielle for evolusjon, siden de generelt ikke er arvet.

arvelig variasjon(se om mutasjoner i kapittelet "Fundamentals of Genetics and Selection") er assosiert med en endring i genotypen til et individ, så de resulterende endringene arves. I naturen oppstår mutasjoner hos enkeltindivider under påvirkning av tilfeldige ytre og indre faktorer. Naturen deres er vanskelig å forutsi, så Darwin denne variasjonen. navngitt usikker. Mutasjoner kan være små eller store og påvirke ulike tegn og eiendommer. For eksempel, i Drosophila, under påvirkning av røntgenstråler, endres vinger, bust, øye- og kroppsfarge, fruktbarhet etc. Mutasjoner kan være gunstige, skadelige eller likegyldige for organismen.

Den arvelige variasjonen er kombinativ variasjon. Det oppstår under frie kryssinger i populasjoner eller under kunstig hybridisering. Som et resultat blir individer født med nye kombinasjoner av egenskaper og egenskaper som var fraværende hos foreldrene (se om dihybridkryssning, neoplasmer under kryssing, kromosomkryssing i kapittelet "Grunnleggende for genetikk og seleksjon"). Relativ variasjon også arvelig; det kommer til uttrykk i det faktum at en endring i ett organ forårsaker avhengige endringer i andre (se kapittelet "Grunnleggende for genetikk og seleksjon" for multiple handling av et gen). For eksempel har erter med lilla blomster alltid samme nyanse av petioles og bladårer. Hos vadefugler er lange lemmer og en hals alltid ledsaget av et langt nebb og tunge. Darwin anså arvelig variasjon for å være spesielt viktig for evolusjon, siden den tjener som materiale for naturlig og kunstig seleksjon i dannelsen av nye populasjoner, arter, varianter, raser og stammer.

Fra historien

Ideen om at levende vesener er preget av arv og variasjon utviklet seg i antikken. Det ble lagt merke til at under reproduksjonen av organismer fra generasjon til generasjon, overføres et kompleks av tegn og egenskaper som er iboende i en bestemt art (manifestation av arvelighet). Det er imidlertid like åpenbart at det er noen forskjeller mellom individer av samme art (manifestasjon av variasjon).

Kunnskap om tilstedeværelsen av disse egenskapene ble brukt i utviklingen av nye varianter av kulturplanter og husdyrraser. Fra uminnelige tider har hybridisering blitt brukt i landbruket, det vil si kryssing av organismer som på en eller annen måte skiller seg fra hverandre. Imidlertid før sent XIX V. slikt arbeid ble utført ved prøving og feiling, siden mekanismene som ligger til grunn for manifestasjonen av slike egenskaper til organismer ikke var kjent, og hypotesene som eksisterte i denne forbindelse var rent spekulative.

I 1866 ble arbeidet til Gregor Mendel, en tsjekkisk forsker, "Experiments on Plant Hybrids" publisert. Den beskrev mønstrene for arv av egenskaper i generasjonene av planter av flere arter, som G. Mendel identifiserte som et resultat av tallrike og nøye utførte eksperimenter. Men forskningen hans vakte ikke oppmerksomheten til hans samtidige, som ikke klarte å sette pris på nyheten og dybden av ideer som overgikk det generelle nivået i de biologiske vitenskapene på den tiden. Først i 1900, etter oppdagelsen av G. Mendels lover på nytt og uavhengig av tre forskere (G. de Vries i Holland, K. Korrens i Tyskland og E. Cermak i Østerrike), utviklingen av en ny biologisk vitenskap - genetikk, som studerer mønstre av arv og variasjon. Gregor Mendel regnes med rette som grunnleggeren av denne unge, men svært raskt utviklende vitenskapen.

Arvelighet av organismer

Arvelighet av organismer kalles felleseiendommen til alle organismer for å bevare og overføre strukturelle trekk og funksjoner fra forfedre til avkom.

Forholdet mellom foreldre og avkom i organismer utføres hovedsakelig gjennom reproduksjon. Avkom er alltid som foreldre og forfedre, men de er ikke en eksakt kopi.

Alle vet at et eiketre vokser fra et eikenøtt, og gjøkunger klekkes fra egg. Fra frøene til kultiverte planter av en viss sort vokser planter av samme sort. Hos husdyr beholder etterkommere av samme rase egenskapene sine.

Hvorfor ser avkom ut som foreldrene sine? På Darwins tid var årsakene til arv lite forstått. Det er nå kjent at det materielle grunnlaget for arv er genene som ligger på kromosomene. Et gen er en del av et molekyl organisk materiale DNA, under påvirkning av hvilke tegn dannes. I cellene til organismer forskjellige typer inneholder enheter og titalls kromosomer og hundretusenvis av gener.

Kromosomer med gener lokalisert i dem finnes både i kjønnsceller og i cellene i kroppen. Under seksuell reproduksjon skjer fusjonen av mannlige og kvinnelige kjønnsceller. I embryoets celler kombineres mannlige og kvinnelige kromosomer, derfor skjer dannelsen under påvirkning av genene til både mors og fars organismer. Utviklingen av noen egenskaper er mer påvirket av genene til mors organisme, andre - av mors organisme, og mors og fars gener har lik innflytelse på de tredje egenskapene. Derfor viser avkommet seg i noen henseender å være lik morens organisme, i andre - til farens, i den tredje - kombinerer det tegnene til far og mor, det vil si at det har en mellomkarakter.

Variasjonen til organismer

Variabiliteten til organismer kalles den generelle egenskapen til organismer til å tilegne seg nye egenskaper - forskjeller mellom individer innenfor en art.

Alle tegn på organismer er foranderlige: trekk ved ytre og intern struktur, fysiologi, atferd, etc. Hos avkommet til ett par dyr eller blant planter dyrket fra frøene til en frukt, er det umulig å møte helt identiske individer. I en flokk sauer av samme rase er hvert dyr forskjellig i subtile egenskaper: kroppsstørrelse, lengde på ben, hode, farge, lengde og tetthet av ullkrøllen, stemme, vaner. Antall marginale sivblomster i blomsterstandene til gullstaven (sammensatt familie) varierer fra 5 til 8. Antall kronblader av eikeanemonen (smørblomstfamilien) er 6, og noen ganger 7 og 8. Planter av samme art eller sort skiller seg noe fra hverandre når det gjelder blomstring, modnende frukter, grad av tørkemotstand osv. På grunn av individenes variasjon er bestanden heterogen.

Darwin skilte to hovedformer for variasjon - ikke-arvelig og arvelig.

Ikke-arvelig eller modifikasjonsvariabilitet

Det har lenge vært bemerket at alle individer av en gitt rase, variasjon eller art, under påvirkning av en bestemt årsak, endres i én retning. Varianter av dyrkede planter, i fravær av forholdene der de ble avlet av mennesker, mister kvalitetene sine. For eksempel danner hvitkål, når den dyrkes i varme land, ikke et hode. Det er kjent at med god gjødsel, vanning og belysning busker plantene rikelig og bærer frukt. Raser av hester som bringes til fjells eller til øyer der maten ikke er næringsrik, blir forkrøplet over tid. Produktiviteten til utavlede dyr under forhold med forbedret vedlikehold og stell øker. Alle disse endringene er ikke-arvelige, og hvis planter eller dyr overføres til deres opprinnelige eksistensforhold, går tegnene tilbake til de opprinnelige.

Årsakene til ikke-arvelig, eller modifikasjon, variabilitet av organismer på Darwins tid var dårlig forstått. Til dags dato har det blitt funnet ut at dannelsen av en organisme skjer både under påvirkning av gener og under påvirkning av miljøforhold. Disse forholdene er årsaken til ikke-arvelig, modifikasjon, variabilitet. De kan fremskynde eller bremse vekst og utvikling, endre fargen på blomster i planter, men genene endres ikke. På grunn av ikke-arvelig variasjon er individer av populasjoner tilpasset endrede miljøforhold.

arvelig variasjon

I tillegg til modifikasjon er det en annen form for variabilitet - den arvelige variasjonen til organismer, som påvirker kromosomer eller gener, det vil si de materielle grunnlagene for arv. Arvelige endringer var godt kjent for Darwin, han tildelte dem en stor rolle i evolusjonen.

Årsakene til arvelig variasjon på Darwins tid ble også lite utforsket. Det er nå kjent at arvelige endringer skyldes endringer i gener eller dannelse av nye kombinasjoner av dem hos avkommet. Så en type arvelig variasjon - mutasjoner - skyldes en endring i gener; en annen art - kombinativ variasjon - er forårsaket av en ny kombinasjon av gener i avkommet; den tredje - korrelativ variasjon - er assosiert med det faktum at det samme genet påvirker dannelsen av ikke én, men to eller flere egenskaper. Grunnlaget for alle typer arvelig variasjon er altså en endring i et gen eller et sett med gener.

Mutasjoner kan være mindre og påvirke en rekke morfologiske og fysiologiske trekk ved organismen, for eksempel hos dyr - størrelse, farge, fruktbarhet, melkelighet, etc. Noen ganger manifesterer mutasjoner seg i mer betydelige endringer. Slike endringer ble brukt til å lage fetthalede, merino- og astrakhanraser av sauer, frottévarianter av mange prydplanter, trær med gråtende og pyramideformede kroner. Kjente arvelige forandringer i jordbær med enkle eggformede blader, celandine med dissekerte blader.

Mutasjoner kan oppstå på grunn av en rekke påvirkninger. Kilden til kombinativ variasjon i populasjoner er kryssing. Individuelle individer av samme populasjon skiller seg noe fra hverandre i genotype. Som et resultat av fri kryssing oppnås nye kombinasjoner av gener.

Arvelige endringer som har dukket opp i en populasjon på grunn av tilfeldige årsaker, sprer seg gradvis blant individer på grunn av fri kryssing, og befolkningen blir mettet med dem. Disse arvelige endringene i seg selv kan ikke føre til fremveksten av en ny bestand, enn si en ny art, men de er nødvendig materiale for seleksjon, en forutsetning for evolusjonær endring.

Selv Darwin la merke til den korrelative naturen til arvelig variasjon. For eksempel er de lange lemmene til dyr nesten alltid ledsaget av en langstrakt nakke; hårløse hunder har underutviklede tenner; duer med fjærbein har bånd mellom tærne. I bordvarianter av rødbeter endres fargen på rotfrukten, bladstilkene og undersiden av bladene på en koordinert måte. I snapdragon med lyse corollas av blomster, stilken og bladene er grønne; med mørke kronekroner - stilken og bladene er mørke. Derfor, når man velger for en ønsket egenskap, bør man ta hensyn til muligheten for utseende hos avkom av andre, noen ganger uønskede, egenskaper som er relativt assosiert med den.

Arvelighet og variasjon er forskjellige egenskaper til organismer som bestemmer likheten og ulikheten til avkom med foreldre og med fjernere forfedre. Arvelighet uttrykker stabiliteten til organiske former i en rekke generasjoner, og variasjon - deres evne til å transformere.

Darwin understreket gjentatte ganger behovet for en dyp utvikling av lovene for variabilitet og arv. Senere ble de gjenstand for studier av genetikk.